向心力的实例分析

向心力的实例分析

学案

【学习目标】

.知道向心力是使物体产生向心加速度的原因.

.会在具体问题中分析向心力的，并能初步应用公式计算.

.能理解运用匀速圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例.

.知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动，会求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度.

【学习重点】会在具体问题中分析向心力的，并结合牛顿运动定律求解有关问题.

【学习难点】

.具体问题中向心力的.

.对变速圆周运动的理解和处理.

【学习过程】

一、复习提问

提问1:做匀速圆周运动的物体有什么特点？

提问2:做匀速圆周运动的物体的向心力就是物体受到

的合外力，那么什么样的力可以提供或充当向心力呢?

提问3:向心力是一种实际存在的力吗？在受力分析中

如何处理向心力？在实际问题中又如何确定向心力的大小呢？

展示生活中的圆周运动实例的图片或影片，生活中有很多物体在做圆周运动，他们的向心力是由哪些力来提供呢？这节课我们结合生活中一些具体的问题来分析向心力的问题。

二、新课学习

火车转弯问题

.分析火车在平直轨道上匀速运动时受什么力？

.如果火车在水平面内转弯时情况又有何不同呢？。

.火车转弯做的是一段圆周运动，需要有力来提供火车做圆周运动的向心力，而平直路前行不需要.那么火车转弯时是如何获得向心力的？

.高速行驶的火车的轮缘与铁轨挤压的后果会怎样?

如何解决这一实际问题？结合学过的知识加以讨论，提出可行的解决方案，并画出受力图，加以定性说明.

交流与讨论

学生发挥自己的想象能力，结合知识点设计方案.结合受力图发表自己的见解……

设计的方案：5.运用刚才的分析进一步讨论：火车转

弯时的速度多大时才不至于对内外轨道产生相互挤压

选择合适的弯道倾斜角度，使向心力仅由支持力FN和重力G的合力F合提供：

F 向=vO2/r=F 合=gtan 0

v0=

讨论：

当v=v0 , F向=F合内外轨道对火车两侧车轮轮缘都无弹力。

当v>v0 , F向>F合外轨道对外侧车轮轮缘有弹力。

当v

.提问：要使火车转弯时损害最小，对行驶的速度有什

么要求？

〖拓展应用〗

.解释下列现象：

.为什么高速公路弯道处外高内低，超速车道比主车道更倾斜？

.在场地自行车比赛中，为什么比赛路面也是外高内低，

.飞机要在空中实施水平转弯，应该怎样飞行？

.汽车在水平面内转弯是什么力提供向心力？

汽车过拱形桥

分析汽车过桥的特点

.汽车过桥时做什么运动？在最高点汽车受什么力的作

用？什么力提供汽车做圆周运动的向心力?

投影问题情境：质量为的汽车在拱形桥上以速度v行驶，若桥面的圆弧半径为R试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力.通过分析你可以得出什么结论’汽车在桥顶出现什么现象？

.当汽车对桥的压力刚好减为零时，汽车的速度有多大，

当汽车的速度大于这个速度时，会发生什么现象？

.分析汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大些还是小些？

.刚才同学们分析了汽车在拱形桥最高点和凹形桥的最低点的情形，如果汽车不在拱形桥的最高点或最低点，前面的结论还是否能用？如果不能直接运用，又如何来研究这一问题呢？〖拓展应用〗下面请同学看影片回答问题

杂技”水流星”在通过最高点时为什么水没有流出来？

演示小球过“山车”，学生求小球过“山车”在竖直平面内做圆周运动的最高点最小速度

满足什么条件如图所示的翻滚过山车就不会从最高点

掉不下来？

思维拓展——思考与讨论

地球可以看做一个巨大的拱形桥。汽车沿南北行驶，不断加速。请思考：会不会出现这样的情况。速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零，此时汽车处于什么状态？驾

驶员与座椅间的压力是多少？驾驶员躯体各部分间的压力

是多少？驾驶员此时可能有什么感觉？

［课堂训练］

例：一辆质量=2t的小轿车，驶过半径R=90的一段圆弧形桥面，求：

若桥面为凹形，汽车以20/s的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大？

若桥面为凸形，汽车以10 /s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大？

汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？

【课堂小结】

本节课通过一些具体的实例探究了物体在水平面内和竖直平面内作圆周运动的运动规律，知道了在具体圆周运动中如何来确定向心力。用向心力公式求解问题时的解题步骤如何？

明确研究对象，确定它在哪个平面内做圆周运动，找到圆心和半径；

确定研究对象在某个位置所处的状态，进行具体的受力分析，分析哪些力提供了向心力；

根据牛顿第二定律，以及向心力公式列方程；解方程，对结果进行必要的讨论。

【阅读资料】

海南汽车试验场

海南汽车试验场内环境优美，花香鸟语，各种试验道路

纵横交错，形成一道独特的风景线。其中，高速性能试验跑道尤为特别，它全长6公里，是我国最长的高速试车道，南北两个环道有如两个环型墙壁绕成一圈，跑道两边高差达5米多，有两层楼高，路面与地平面的夹角成43度多，当汽

车在上面驾驶时，有如飞车走壁一般，真叫人惊叹不已。

有机会乘上试验车在高速跑道上奔驰一圈，感受更为奇

妙：从车内往外看，车好象是贴着斜壁，如履平地，疾走如飞；而此时乘客的感觉，象是被一股力量紧紧地吸住，如果挥动双手将有一种沉重感，这种感觉是在一般跑道上无法感受到的。